单片机应用技术（第三版）课件 任务2 单片机彩灯控制器设计

任务2单片机彩灯控制器设计

教学规划

知识重点：

知识难点：

教学方式:(1)单片机引脚功能

(2)并行输入/输出接口

(3)存储器结构并行输入、输出接口，存储器结构以任务入手，通过完成任务掌握并行端口应用及存储器应用目录2.1MCS-51单片机基本结构2.2单片机存储器结构2.3案例2单片机彩灯控制器设计2.1MCS-51单片机基本结构2.1.1单片机结构图2-1AT89S51单片机组成框图AT89S51单片机的组成：（1）1个8位的中央处理器（CPU）

1个全双工的异步串行口。（2）2个16位定时器/计数器（3）4个存储空间4KB片内程序存储器ROM128B片内数据存储器RAM64KB片外数据存储器空间64KB片外程序存储器空间（4）4个8位并行I/O口:P0～P3（5）5个中断源，具有两个优先级（6）片内还有振荡器和时钟电路2.1.2单片机芯片的引脚及功能单片机有三种封装形式:、DIP（双列直插）：40个引脚。PLCC（塑料方形）:44个引脚。QFP（方形扁平式）:44个引脚。VCC（40脚）:接+5V电源正端;VSS（20脚）:接+5V电源地端。1.主电源引脚2.外接晶振引脚XTALI（19脚）和XTAL2（18脚）用于外接晶振。与单片机内部的放大器一起构成一个振荡电路，用于为单片机工作提供时钟信号。3.控制信号

：内外程序存储器选择端，=1时选择片内存储器，=0时选择片外存储器。4.输入/输出（I/O）：P0\P1\P2\P3,共32个引脚。2.1.3单片机最小系统AT89S51单片机最小硬件结构主要包含4个组成部分，即晶振电路、复位电路、电源电路和EA引脚电路.

1、晶振电路内部振荡器产生自激振荡。C1、C2的取值通常为30pF左右。晶振通常可选12MHz或11.0592MHz。时钟产生有两种方式:内部时钟方式和外部时钟方式.2、复位电路AT89S51单片机的复位靠RESET(RST)引脚输入两个机器周期高电平，单片机即复位。复位后，PC程序指针的内容为0000H，其他特殊功能寄存器的复位状态见表2-1。P0口（80H）：1）作通用I/O口；2）作分时复用的地址/数据总线。P1口（90H）：专用的8位准双向I/O口，只具有通用输入/输出口功能。P2口（A0H）：1）作通用I/O口用，与P1口相同；2）作扩展系统的高8位地址总线。P3口（B0H）：1）作通用I/O口；2）具有第二功能。2.1.4并行I/O端口AT89S51单片机4个I/O口的结构：单片机的引脚（P0口）P0.0—P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34VccV1V221DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X3400100截止截止=0Vcc单片机的引脚（P0口）P0用作通用I/O时，控制=0：（1）此脚作输入口（事先必须对它写“1”）V2V1P0口上数据和地址信号是分时复用，P0口扩展时须接373锁存器。P0口使用时必须接上拉电阻。P0～P3在用作输入口之前必须先写“1”。注意P3口还有第二功能，见表2-2。端口使用注意点：2.2单片机存储器结构2.2.1AT89S51单片机存储器的组织形式冯诺依曼（VonNeumann）结构：将程序和数据合用一个存储器空间结构。哈佛（Harvard）结构：程序存储器和数据存储器截然分开，ROM和RAM独立编址并分别寻址的结构，相互间不会冲突。在MCS-51系列单片机中，不仅在片内预留了一定容量的程序存储器、数据存储器，而且还具有很强的外部存储器扩展能力，可扩展到64KB。MCS-51单片机采用了哈佛结构。2.2.2程序存储器当EA为高电平时，程序运行先从片内ROM取指令，当片内ROM指令取完后（PC>0FFFH），再从片外ROM取指令。当EA为低电平时，只从片外ROM取指令。

程序存储器片外ROM0FFFFH1000H0FFFH0000H片内ROM

EA=10FFFH0000H片外ROM

EA=0EA=0时上下空间一致。此外，该程序存储器空间中还有几个特殊单元是系统的专用单元,这几个固定地址如表2-3所示。2.2.3片内数据存储器AT89S51单片机的片内数据存储器共有256个数据存储单元，地址范围为00H~FFH。按其功能可分为两个区：00H~7FH单元组成的低128B的内部数据RAM区和80H~FFH单元组成的高128B的特殊功能寄存器区。片内RAM中低128B空间可以分成三个区：★工作寄存器区、★位寻址区★数据缓冲区1、片内RAM中低128B空间内部RAM的20H~2FH单元为位寻址区。位寻址区共有16个单元，每个单元8位共计16*8=128位，位地址为00H~7FH。表2-5位寻址区的位地址表2．特殊功能寄存器区（SFR）99HSBUFA0HA0HA1HA2HA3HA4HA5HA6HA7HP2EX0ET0EX1ET1ES--EAA8HA8HA9HAAHABHACHADHAEHAFHIEB0HB0HB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HP3PX0PT0PX1PT1PS---B8HB8HB9HBAHBBHBCHBDHBEHBFHIPP-OVRS0RS1F0ACCyD0HD0HD1HD2HD3HD4HD5HD6HD7HPSWE0HE0HE1HE2HE3HE4HE5HE6HE7HACCF0HF0HF1HF2HF3HF4HF5HF6HF7HB地址位地址/位定义SFR助记符（1）程序计数器PC（ProgramCounter）PC是一个16位的计数器，它的作用是控制程序的执行顺序。PC中永远存放下一条将要执行指令所在空间的地址。单片机上电或复位后，PC会自动装入值为0000H。※几个重要的寄存器（2）程序状态字PSW（ProgramStateWord）(3)堆栈指针（SP—StackPointer）

堆栈是一个存储区暂存数据或地址，它是按“先进后出”的原则存取数据的，SP是8位寄存器。堆栈有两种操作：进栈和出栈，对应指令PUSH和POP。SP永远指向栈顶所在片内RAM的地址。系统复位后，SP中的内容为07H，从而复位后堆栈实际上是从08H单元开始的。但08H～1FH单元分别属于工作寄存器1～3区，所以一般把SP值改为1FH或更大的值。考虑SP开辟在片内RAM的30H-7FH空间。(4)数据指针（DPTR）数据指针为16位寄存器。编程时，DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即：DPH，DPTR高位字节，DPL，DPTR低位字节。DPTR通常在访问外部数据存储器时作地址指针使用。由于外部数据存储器的寻址范围为64KB，故把DPTR设计为16位。2.2.4片外数据存储器

单片机具有扩展外部数据存储器和I/O口的能力。扩展出的片外数据存储器主要用于存放数据和运算结果等。一般情况下，只有在片内RAM不够用的情况下，才需要外界RAM。外部数据存储器可拓展大到64KB，寻址范围是0000H~FFFFH。